物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力巡檢工作中的應(yīng)用研究

物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力巡檢工作中的應(yīng)用研究摘要：通過(guò)引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用RFID和Pad+Server搭建軟件架構(gòu)，建立標(biāo)準(zhǔn)化巡檢流程，定義統(tǒng)一的設(shè)備缺陷庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)變電站巡檢的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和信息化，最大限度破解設(shè)備漏檢、錯(cuò)檢、判斷不準(zhǔn)確、信息傳遞不及時(shí)等巡檢難題，確保電力設(shè)備安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；RFID；變電站巡檢；智能電網(wǎng)0引言變電站電力設(shè)備巡檢工作是保證電力設(shè)備安全、提高電力設(shè)備可靠率、確保電力設(shè)備最小故障率的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。目前，國(guó)內(nèi)普遍采用的是人工巡視、手工紙介質(zhì)記錄的工作方式，這種方式存在著人為因素多、管理成本高、無(wú)法監(jiān)督巡檢人員工作、巡檢數(shù)據(jù)信息化程度低等缺陷。高可靠性的設(shè)備是變電站正常工作的基礎(chǔ)，綜合分析、自動(dòng)協(xié)同控制是智能變電站的關(guān)鍵，設(shè)備信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、檢修狀態(tài)化是智能電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)維高效化是最終目標(biāo)。智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，迫切需要通過(guò)可靠的信息化手段解決當(dāng)前工作中存在的問(wèn)題。智能標(biāo)準(zhǔn)化巡視系統(tǒng)是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的又一次創(chuàng)新性科技轉(zhuǎn)化實(shí)踐，智能標(biāo)準(zhǔn)化巡視系統(tǒng)針對(duì)巡檢工作實(shí)際需要及特點(diǎn)，具有路線安排與審閱、內(nèi)容智能檢索、數(shù)據(jù)記錄、缺陷和設(shè)備狀態(tài)變化數(shù)據(jù)匯總報(bào)告等功能，能有效地了解、檢查巡檢工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的缺陷及變化情況，提升電力設(shè)備運(yùn)行安全性、降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本、提高工作效率，具有低成本、輕便易操作等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以有效降低人為因素帶來(lái)的漏檢或錯(cuò)檢等問(wèn)題。該系統(tǒng)使電力設(shè)備檢修部門(mén)在巡檢工作中首次實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化數(shù)據(jù)采集，同時(shí)使管理部門(mén)能有效監(jiān)督巡檢人員的工作情況，實(shí)現(xiàn)巡檢工作標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化，從而最大程度地提高工作效率，保證了電力設(shè)備的低故障率及安全運(yùn)行。1研究思路及方法總體思路以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立標(biāo)準(zhǔn)化巡檢流程，定義統(tǒng)一的缺陷庫(kù)，搭建標(biāo)準(zhǔn)化的智能變電站巡檢系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：使用高頻RFID綁定設(shè)備，同時(shí)也關(guān)聯(lián)了巡檢流程和設(shè)備缺陷庫(kù)。射頻識(shí)別技術(shù)RFID(RadioFrequencyIdentification)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，與傳統(tǒng)的條形碼相比具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)［1］。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：使用平板電腦作為巡檢人員的巡檢手持終端，構(gòu)建Pad-Server的軟件架構(gòu)。服務(wù)器端的軟件程序主要用于管理系統(tǒng)用戶、變電站設(shè)備、巡檢標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)信息。平板電腦端從服務(wù)器下載最新的巡檢標(biāo)準(zhǔn)后，巡檢人員將平板電腦攜帶到變電站，通過(guò)RFID準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備，根據(jù)相應(yīng)的巡檢標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展巡檢工作，巡檢人員將發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷記錄在平板電腦中，巡檢結(jié)束后將巡檢結(jié)果同步到服務(wù)器，系統(tǒng)自動(dòng)在服務(wù)器端進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)并生成Word版本的巡檢報(bào)告和圖形分析報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn)化巡檢流程：根據(jù)《220kV變電站設(shè)備巡視標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書(shū)（范本）》的要求，所有巡檢工作應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的巡視檢查路線和巡視內(nèi)容進(jìn)行巡視，以此指導(dǎo)書(shū)為基礎(chǔ)，通過(guò)梳理歸納，建立變電站標(biāo)準(zhǔn)化巡檢流程14000余條（以樂(lè)山市電業(yè)局橋溝220千伏變電站為例），并固化到系統(tǒng)中。統(tǒng)一的缺陷庫(kù)：雖然國(guó)家電網(wǎng)公司在2011年頒布了《輸變電一次設(shè)備缺陷分類標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，涉及的缺陷標(biāo)準(zhǔn)約6000條，但二次設(shè)備、通訊設(shè)備的缺陷標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有頒布。引入了標(biāo)準(zhǔn)化的管理理念后，針對(duì)每個(gè)廠家，每種型號(hào)的設(shè)備均編制了相應(yīng)的巡檢標(biāo)準(zhǔn)，將繁多的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)整理后固化進(jìn)巡檢系統(tǒng)，保證所有使用此系統(tǒng)的人員在同一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行工作，從而解決了巡檢標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性不強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)不全和不統(tǒng)一的問(wèn)題。以樂(lè)山市電業(yè)局橋溝220千伏變電站為例，定義缺陷47000余條。系統(tǒng)流程①平板電腦與服務(wù)器連接，從服務(wù)器下載設(shè)備庫(kù)、巡檢標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和缺陷庫(kù)；②平板電腦通過(guò)RFID電子標(biāo)簽識(shí)別設(shè)備，根據(jù)識(shí)別的設(shè)備有針對(duì)性地檢索相應(yīng)的巡檢標(biāo)準(zhǔn)，巡檢人員按照巡檢標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行巡檢；③巡檢人員發(fā)現(xiàn)缺陷后記錄設(shè)備缺陷，同時(shí)向管理人員手機(jī)客戶端發(fā)送缺陷信息；④巡檢結(jié)束后將平板電腦上的缺陷數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器；⑤在服務(wù)器端對(duì)缺陷進(jìn)行匯總管理和統(tǒng)計(jì)分析；⑥待缺陷被消除后，將缺陷消除的情況記錄在平板電腦中；⑦將平板電腦中的消缺信息上傳至服務(wù)器實(shí)現(xiàn)缺陷閉環(huán)管理。2解決方案2.1軟件模型（1）巡檢周期：管理人員在后臺(tái)服務(wù)器端設(shè)定巡檢周期，將周期發(fā)布至平板電腦后，平板電腦根據(jù)巡檢周期自動(dòng)推算每一次巡檢作業(yè)時(shí)間并提醒巡檢人員。（2）巡檢標(biāo)準(zhǔn)：針對(duì)每個(gè)變電站每個(gè)設(shè)備的每個(gè)部件進(jìn)行編寫(xiě)，由專業(yè)人員編寫(xiě)完成，完全符合巡檢作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求。（3）缺陷標(biāo)準(zhǔn)：將《國(guó)家電網(wǎng)公司一次設(shè)備缺陷分類標(biāo)準(zhǔn)》完全分解到每一條巡檢標(biāo)準(zhǔn)中，發(fā)現(xiàn)缺陷后只需要選擇即可，很大程度上解決了以往巡檢人員對(duì)缺陷性質(zhì)判定不準(zhǔn)確的問(wèn)題。通過(guò)平板電腦的照相功能將缺陷照片和缺陷自動(dòng)關(guān)聯(lián)，減輕了以往巡檢完畢后需要將缺陷登記并將缺陷和照片逐一制作超鏈接關(guān)聯(lián)的工作量。（4）記錄分析：目前系統(tǒng)后臺(tái)能自動(dòng)分站、分間隔、分設(shè)備、分時(shí)間對(duì)缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，生成缺陷趨勢(shì)圖和消缺發(fā)展趨勢(shì)圖；能對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)生成運(yùn)行曲線進(jìn)行匯總分析判斷；自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每月巡檢作業(yè)完成情況，具有巡檢過(guò)程追溯功能。（5）巡視路線：采用向?qū)讲僮髁鞒蹋矙z時(shí)必須按照設(shè)定的巡檢路線進(jìn)行巡檢。（6）不同的巡視方式：國(guó)內(nèi)首先采用平板電腦進(jìn)行所有類型的巡檢，多項(xiàng)技術(shù)通過(guò)查新為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。（7）缺陷判斷、分析：缺陷的智能輔助判斷有效提升值班員工作效率，而且按照缺陷管理規(guī)范實(shí)現(xiàn)了設(shè)備缺陷的統(tǒng)計(jì)功能，檢修人員在進(jìn)行檢修作業(yè)前只需將待檢修設(shè)備的缺陷一鍵導(dǎo)出打印即可，減少了以往缺陷匯總統(tǒng)計(jì)的時(shí)間。（8）移動(dòng)終端、手機(jī)客戶端：發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重和危急缺陷后，可立即通過(guò)程序向管理者發(fā)送缺陷信息，手機(jī)客戶端可立即收到變電站的缺陷信息，有效縮短了以往大量的匯報(bào)時(shí)間，提升了工作效率；（9）定期試驗(yàn)、切換：流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化的定期試驗(yàn)切換有效減少了運(yùn)行人員的培訓(xùn)工作，操作人員只需按照?qǐng)D文并茂的指導(dǎo)提示進(jìn)行操作即可完成定期試驗(yàn)、切換，有效減少了誤操作的發(fā)生。軟件架構(gòu)系統(tǒng)后臺(tái)采用J2EE三層架構(gòu)搭建，將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）,具有以下先進(jìn)性：易用性：前臺(tái)采用JSP、Jquery等技術(shù)框架，擁有非常簡(jiǎn)單易用的控件、組件和靈活多樣的布局風(fēng)格。安全性：SpringSecurity的安全驗(yàn)證機(jī)制非常嚴(yán)密，利用訪問(wèn)決策管理器驗(yàn)證用戶是否有權(quán)限訪問(wèn)相應(yīng)的資源，精準(zhǔn)快速。Mysql具有高效的備份機(jī)制，是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障。擴(kuò)展性：深度集成了Spring技術(shù)，并且整合了其它優(yōu)秀的開(kāi)源項(xiàng)目，如SpringMVC、Hibernate、JBPM等，這項(xiàng)框架涉及到系統(tǒng)架構(gòu)中的各個(gè)功能領(lǐng)域，并能輕松安裝、拆卸，具有很高的擴(kuò)展性。穩(wěn)定性：J2EE體系的穩(wěn)定性是基于Java的健壯性和虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的一致性基礎(chǔ)上的。一些J2EE部署在WINDOWS環(huán)境中，客戶也可選擇健壯性能更好的Linux操作系統(tǒng)，這是實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)的系統(tǒng)最理想的選擇。關(guān)鍵技術(shù)RFID藍(lán)牙電容讀寫(xiě)設(shè)備設(shè)備使用藍(lán)牙技術(shù)與平板電腦通訊、使用RFID技術(shù)與電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊，并具備電容筆功能，能流暢地在平板電腦上進(jìn)行書(shū)寫(xiě)，具備以下優(yōu)點(diǎn)：（1）能輕松操控電容屏幕的平板電腦，與手指操作相比，操作更靈敏、便捷；（2）快速掃描RFID電子標(biāo)簽，與自帶RFID讀寫(xiě)器的平板電腦相比，更適合長(zhǎng)時(shí)間巡檢操作；（3）超長(zhǎng)續(xù)航能力，通過(guò)開(kāi)發(fā)重寫(xiě)藍(lán)牙通訊連接的算法方式，大大節(jié)省了電量消耗，可長(zhǎng)時(shí)間巡檢無(wú)需充電。實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)式電子標(biāo)簽感應(yīng)與傳統(tǒng)的被動(dòng)式和半被動(dòng)式標(biāo)簽不同的是，主動(dòng)式標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)內(nèi)部IC所需電源以產(chǎn)生對(duì)外的訊號(hào)，這使得主動(dòng)式標(biāo)簽擁有較長(zhǎng)的讀取距離和較大的記憶體容量，可以用來(lái)儲(chǔ)存讀取器所傳送來(lái)的一些附加訊息。該技術(shù)將運(yùn)用于本項(xiàng)目中，為項(xiàng)目提供更先進(jìn)、記憶信息量更大的RFID技術(shù)。RFID中間件典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)由射頻標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和應(yīng)用系統(tǒng)3部分組成［2］。RFID中間件是實(shí)現(xiàn)RFID硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過(guò)濾和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的一種中間程序［3］，是RFID應(yīng)用部署運(yùn)作的中樞。它介于讀寫(xiě)器模塊與應(yīng)用系統(tǒng)之間，將RFID讀寫(xiě)器讀取的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)中間件提取、解密、過(guò)濾及格式轉(zhuǎn)換，導(dǎo)入管理服務(wù)器，并通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)反應(yīng)在程序界面上，供操作者瀏覽、選擇、修改和查詢［4］。數(shù)據(jù)同步技術(shù)作為一套異構(gòu)系統(tǒng)解決方案，設(shè)備終端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)同步功能對(duì)于系統(tǒng)尤為重要，不但終端設(shè)備要向服務(wù)器同步巡檢結(jié)果數(shù)據(jù)，而且服務(wù)器也要為終端設(shè)備同步巡檢內(nèi)容資料。為了解決好數(shù)據(jù)雙向同步的問(wèn)題，使用技術(shù)領(lǐng)先的pervasync［5］數(shù)據(jù)同步方案。特點(diǎn)：支持弱連接和子集同步結(jié)構(gòu)。通過(guò)Pervasync提供的客戶端可視化配置界面，只需在終端設(shè)備中對(duì)服務(wù)器中心數(shù)據(jù)庫(kù)(CenterDataBase)服務(wù)器地址、中心數(shù)據(jù)庫(kù)授權(quán)使用的用戶名和密碼進(jìn)行配置，便可完成數(shù)據(jù)庫(kù)同步參數(shù)設(shè)置。配置一次，系統(tǒng)自動(dòng)保存配置信息，之后的每次操作都不用再關(guān)心配置問(wèn)題。3解決問(wèn)題①“標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程”實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的輕松落地；②“設(shè)備巡檢標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)”有效解決針對(duì)性不強(qiáng)、巡檢標(biāo)準(zhǔn)不全、不統(tǒng)一的問(wèn)題；③“圖文并茂的標(biāo)準(zhǔn)”解決巡檢人員不熟悉設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題；④“設(shè)備缺陷庫(kù)”解決巡檢人員缺陷定義不準(zhǔn)確的問(wèn)題；⑤“四大方法”有效解決了巡檢不到位的問(wèn)題。4實(shí)施效果及展望〖BT（2+1〗〖STHZ〗4.1“四大方法”提高運(yùn)行人員巡檢質(zhì)量，減輕巡檢人員工作負(fù)擔(dān)〖BT）〗將巡視維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行流程完全通過(guò)科技的手段融入到了本系統(tǒng)中，各種流程通過(guò)后臺(tái)軟件自動(dòng)執(zhí)行，有效減輕巡檢人員工作負(fù)擔(dān)，提升工作效率。“四大方法”是：方法1：“一鍵上傳”減輕后期整理時(shí)間；方法2：“優(yōu)化巡檢流程”節(jié)約巡檢時(shí)間；方法3：照片和缺陷自動(dòng)關(guān)聯(lián)提高工作效率；方法4：“實(shí)時(shí)缺陷提醒”及時(shí)跟蹤缺陷發(fā)展情況。4.2減輕了運(yùn)行管理人員負(fù)擔(dān)①智能工作計(jì)劃安排；②缺陷的實(shí)時(shí)自動(dòng)匯報(bào)讓管理者輕松掌控設(shè)備缺陷；③強(qiáng)大的缺陷智能統(tǒng)計(jì)分析及管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站缺陷的輕松管控。由于此系統(tǒng)有效地解決了巡檢不到位、巡檢標(biāo)準(zhǔn)不清楚、巡檢人員缺陷性質(zhì)判斷不清楚等問(wèn)題，使管理更加輕松，標(biāo)準(zhǔn)化落地工作得到有效執(zhí)行，因此該系統(tǒng)也獲得了樂(lè)山市、雅安市、眉山市電業(yè)局的高度重視和認(rèn)可，正在組織推廣實(shí)施；同時(shí)該系統(tǒng)也受到四川省電網(wǎng)公司和國(guó)家電網(wǎng)公司的高度關(guān)注，四川省點(diǎn)網(wǎng)公司和國(guó)家電網(wǎng)公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部門(mén)多次聽(tīng)取該項(xiàng)目匯報(bào)并進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，對(duì)該項(xiàng)目給與了高度評(píng)價(jià)，并計(jì)劃進(jìn)一步考察以便于更大范圍的推廣。5結(jié)語(yǔ)通過(guò)引入前沿的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能標(biāo)準(zhǔn)化巡檢系統(tǒng)幫助運(yùn)行人員準(zhǔn)確掌握標(biāo)準(zhǔn)、定義缺陷，切實(shí)解決了運(yùn)行人員專業(yè)素質(zhì)差異帶來(lái)的工作偏差，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理缺陷，并解決了巡檢不到位、采樣數(shù)據(jù)少、統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確等問(wèn)題，從而保障了變電站設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。變電站智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)變電站的巡視方式，是變電管理在標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和信息化方面的創(chuàng)新。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)：[1]殷波，鄧恒，樊大偉.基于條碼技術(shù)的變電站巡檢系統(tǒng)J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2002，30（10）：58-60.[2]徐海猛.基于PocketPC和.NET平臺(tái)的變電站巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2006.[3]成修治，李宇成.RFID中間件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2008，28（4）：1055-1057.[4]趙黎.RFID中間件事件管理系統(tǒng)的設(shè)